KR102263774B1 - Controlling system for reducing the Noise Induced Tracking Error - Google Patents

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KR102263774B1
KR102263774B1 KR1020170161840A KR20170161840A KR102263774B1 KR 102263774 B1 KR102263774 B1 KR 102263774B1 KR 1020170161840 A KR1020170161840 A KR 1020170161840A KR 20170161840 A KR20170161840 A KR 20170161840A KR 102263774 B1 KR102263774 B1 KR 102263774B1
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Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 가상의 포화기를 사용하지 않고 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 함수를 개시하여 측정 잡음으로 인한 오차(NITE) 현상을 줄인다. In a preferred embodiment of the present invention, a function for generating a distorted output value due to measurement noise to be close to the output value of the actuator using a stochastic averaging method without using a virtual saturator is disclosed to measure noise. Reduce the error (NITE) caused by

Figure R1020170161840
Figure R1020170161840

Description

측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템{Controlling system for reducing the Noise Induced Tracking Error}Controlling system for reducing the Noise Induced Tracking Error

본 발명은 측정 잡음으로 인한 오차현상을 감소시키는 제어시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a control system for reducing an error phenomenon due to measurement noise.

최근 액츄에이터 등을 포함하는 제어시스템에서 측정 잡음으로 인한 출력 오차 현상이 발견되고 있다. 측정 잡음으로 인한 출력 오차 현상을 NITE(Noise Induced Tracking Error)라고 명명하며, NITE 현상은 비례적분(proportional integral : PI)제어시스템에서 뿐만 아니라 DOB(Disturbance observer based control)가 적용된 시스템에서도 문제가 되고 있다. Recently, an output error phenomenon due to measurement noise has been discovered in a control system including an actuator. The output error phenomenon caused by measurement noise is called NITE (Noise Induced Tracking Error), and the NITE phenomenon is a problem not only in proportional integral (PI) control systems but also in systems to which DOB (Disturbance Observer based control) is applied. .

이러한 문제점을 해결하기 위하여 비례제어기 기능 및 안티-와인드업 기능이 부가된 제어시스템에서 가상의 포화기를 이용하고 있으나, 시스템의 안정성을 저해할 우려가 있다.In order to solve this problem, a virtual saturator is used in the control system to which the proportional controller function and the anti-windup function are added, but there is a concern that the stability of the system may be impaired.

KR10-1696561KR10-1696561

1. Y. Eun and E. S. Hamby, “Noise induced loss of tracking in systems with saturating actuators and antiwindup,” Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 136, no. 5, pp. 054 501-1-6, 2014.1. Y. Eun and E. S. Hamby, “Noise induced loss of tracking in systems with saturating actuators and antiwindup,” Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 136, no. 5, pp. 054 501-1-6, 2014. 2. D. Kim, K. Park, Y. Eun, S. H. Son, and C. Lu, “When thermal control meets sensor noise: analysis of noise-induced temperature error,” in Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS), pp. 98-107, 2015.2. D. Kim, K. Park, Y. Eun, SH Son, and C. Lu, “When thermal control meets sensor noise: analysis of noise-induced temperature error,” in Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium ( RTAS), pp. 98-107, 2015. 3. A. V. Skorokhod, Asymptotic methods in the theory of stochastic differential equations. American Mathematical Soc., vol. 78, 2009. 3. A. V. Skorokhod, Asymptotic methods in the theory of stochastic differential equations. American Mathematical Soc., vol. 78, 2009.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 가상의 포화기를 사용하지 않고 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 함수를 이용하여 측정 잡음으로 인한 오차(NITE) 현상을 줄이고자 한다.In a preferred embodiment of the present invention, a function that generates a distorted output value due to measurement noise close to the output value of the actuator using a stochastic averaging method without using a virtual saturator is used as measurement noise. To reduce the error (NITE) caused by this.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템은 입력신호와 피드백신호의 차분을 입력받아 비례 제어에 적분 동작을 수행하는 비례적분제어기; 안티와인드업 기능이 적용되며, 상기 비례적분기의 출력신호를 입력받는 액츄에이터; 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 측정잡음오차감소부;및 상기 액츄에이터의 출력신호를 입력받아 제어를 수행하는 플랜트;를 포함한다. As a preferred embodiment of the present invention, a control system for reducing an error phenomenon due to measurement noise includes: a proportional integral controller that receives a difference between an input signal and a feedback signal and performs an integral operation for proportional control; an actuator to which an anti-windup function is applied and receiving an output signal of the proportional integrator; and a measurement noise error reduction unit that generates an output value distorted due to the measurement noise to be close to the output value of the actuator; and a plant that receives the output signal of the actuator and performs control.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 상기 측정잡음오차감소부는 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성한다.As a preferred embodiment of the present invention, the measurement noise error reduction unit generates a distorted output value due to the measurement noise to be close to the output value of the actuator using a stochastic averaging technique.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 액츄에이터와 함수 f(u)의 관계는 아래와 같으며, As a preferred embodiment of the present invention, the relationship between the actuator and the function f(u) is as follows,

Figure 112017119223729-pat00001
Figure 112017119223729-pat00001

여기서,

Figure 112017119223729-pat00002
는 액츄에이터, u는 상기 비례제어기의 출력값, Kp는 상기 비례제어기의 P제어이득, f(u)는 상기 액츄에이터의 출력값에 근접한 출력을 생성하기 위한 함수, 그리고
Figure 112017119223729-pat00003
은 측정 잡음의 표준편차를 나타내고, 상기 측정잡음오차감소부는 함수 f(u)를 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)에 적용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성한다. here,
Figure 112017119223729-pat00002
is the actuator, u is the output value of the proportional controller, Kp is the P control gain of the proportional controller, f(u) is a function for generating an output close to the output value of the actuator, and
Figure 112017119223729-pat00003
denotes the standard deviation of the measurement noise, and the measurement noise error reduction unit applies the function f(u) to a stochastic averaging technique to generate an output value distorted due to the measurement noise close to the output value of the actuator.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 상기 측정잡음오차감소부는 함수 f(u)를 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)에 적용하여 아래의 수식을 통해 f(u)를 계산하고,As a preferred embodiment of the present invention, the measurement noise error reduction unit calculates f(u) through the following equation by applying the function f(u) to a stochastic averaging technique,

Figure 112017119223729-pat00004
Figure 112017119223729-pat00004

여기서, p는 임의의 점을 나타내고, p0는 해당 pi가 가지고 있는 최소값 바운드이며, pi는 임의의 점의 개수를 나타낸다.Here, p represents an arbitrary point, p0 is the minimum bound of the corresponding pi, and pi represents the number of arbitrary points.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 가상의 포화기 없이 NITE 현상을 줄임으로서, 종래에 가상의 포화기를 사용할 경우 안티-와인드업 동작이 실제보다 더 느슨하게 동작되어 시스템의 동작 특성을 느슨하게 하거나 또는 시스템에 안정에 영향을 미치는 문제점을 해결하는 효과가 있다.In a preferred embodiment of the present invention, by reducing the NITE phenomenon without a virtual saturator, when a conventional virtual saturator is used, the anti-windup operation operates more loosely than in reality, thereby loosening the operating characteristics of the system or improving the stability of the system. It has the effect of resolving the problems affecting

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 NITE 현상을 줄임과 동시에 측정 잡음에 의해 왜곡되는 함수 f(u)가 실제 액츄에이터의 출력값과 매우 유사한 출력값을 지님으로써 시스템의 안정을 개선하는 효과가 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the NITE phenomenon is reduced and, at the same time, the function f(u) distorted by the measurement noise has an output value very similar to the output value of the actual actuator, thereby improving the stability of the system.

도 1 은 가상의 포화기가 포함된 제어시스템의 내부 구성도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 가상의 포화기 없이 NITE 현상을 줄이는 제어시스템의 내부 구성도를 도시한다.
도 3 은 가상의 포화기가 없는 경우 NITE 현상의 일 예를 도시하고, 도 4 는 도 1의 경우와 같이 가상의 포화기를 추가한 경우 NITE 현상이 감소된 일 예를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 가상의 포화기 없이 NITE 현상을 줄이기 위해 임의의 점을 선정하는 예시를 도시한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 생성한 제어시스템의 출력값을 도시한다.1 shows an internal configuration diagram of a control system including a virtual saturator.
2 is a diagram showing the internal configuration of a control system that reduces the NITE phenomenon without a virtual saturator as a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows an example of the NITE phenomenon when there is no virtual saturator, and FIG. 4 shows an example in which the NITE phenomenon is reduced when a virtual saturator is added as in the case of FIG. 1 .
5 shows an example of selecting an arbitrary point in order to reduce the NITE phenomenon without a virtual saturator as a preferred embodiment of the present invention.
6 shows an output value of a control system generated according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 가상의 포화기가 포함된 제어시스템의 내부 구성도를 도시한다. 1 shows an internal configuration diagram of a control system including a virtual saturator.

도 1에서, Ki(110)는 비례제어기(PI)의 I 제어이득, Kp(120)는 비례제어기(PI)의 P 제어이득,

Figure 112017119223729-pat00005
(140)는 가상의 포화기,
Figure 112017119223729-pat00006
(150)는 액츄에이터, P(s)는 제어 대상이 되는 플랜트, 그리고 Kaw는 안티-와인드업(Anti-windup) 이득을 각각 나타낸다. 또한, r(S110)은 레퍼런스 신호, u(S120)는 제어입력, y(S130)는 제어시스템 출력신호, 그리고 n(S140)은 측정 잡음을 각각 나타낸다. 1, Ki (110) is the I control gain of the proportional controller (PI), Kp (120) is the P control gain of the proportional controller (PI),
Figure 112017119223729-pat00005
(140) is a virtual saturator,
Figure 112017119223729-pat00006
Reference numeral 150 denotes an actuator, P(s) denotes a plant to be controlled, and Kaw denotes an anti-windup gain, respectively. Also, r(S110) is a reference signal, u(S120) is a control input, y(S130) is a control system output signal, and n(S140) is measurement noise, respectively.

액츄에이터

Figure 112017119223729-pat00007
(150)는 아래와 같이 정의된다. actuator
Figure 112017119223729-pat00007
(150) is defined as follows.

Figure 112017119223729-pat00008
Figure 112017119223729-pat00008

이 경우, α는 액츄에이터의 최소 한계값, β는 액츄에이터의 최대 한계값을 나타낸다.In this case, α denotes the minimum limit value of the actuator, and β denotes the maximum limit value of the actuator.

또한, 가상의 포화기

Figure 112017119223729-pat00009
(140)는 아래와 같이 정의된다. Also, a virtual saturator
Figure 112017119223729-pat00009
(140) is defined as follows.

Figure 112017119223729-pat00010
Figure 112017119223729-pat00010

이 경우,

Figure 112017119223729-pat00011
의 관계를 지닌다. in this case,
Figure 112017119223729-pat00011
have a relationship of

도 1 에서 가상의 포화기(140)가 없다고 가정한 경우, 측정 잡음으로 인한 출력 오차 현상 NITE(Noise Induced Tracking Error)가 발생한다. NITE 현상이 발생하는 이유를 도 3을 함께 참고하여 설명한다. When it is assumed in FIG. 1 that there is no virtual saturator 140, an output error phenomenon NITE (Noise Induced Tracking Error) due to measurement noise occurs. The reason why the NITE phenomenon occurs will be described with reference to FIG. 3 .

도 3 은 액츄에이터

Figure 112017119223729-pat00012
(도 1, 150)의 출력값(310)과 측정 잡음에 의해 NITE 현상이 발생한 액츄에이터의 출력값
Figure 112017119223729-pat00013
(320)을 각각 나타낸다. 3 is an actuator
Figure 112017119223729-pat00012
The output value 310 of ( FIGS. 1 and 150 ) and the output value of the actuator in which the NITE phenomenon occurs due to the measurement noise
Figure 112017119223729-pat00013
(320) respectively.

비례제어기의 출력값인 u(S120) 가 액츄에이터

Figure 112017119223729-pat00014
(도 1, 150)의 선형 영역에서 동작한다고 가정할 경우, NITE 현상은 안티-와인드업 동작(S150)에 의해
Figure 112017119223729-pat00015
에 비례하여 발생하게 된다. 그러나, 액츄에이터
Figure 112017119223729-pat00016
(도 1, 150)가 선형 영역에서 동작한다고 가정하였으므로, 측정 잡음이 없는 경우
Figure 112017119223729-pat00017
이 되어, NITE 현상은 발생하지 않는다. The output value of the proportional controller, u(S120), is the actuator
Figure 112017119223729-pat00014
Assuming that it operates in the linear region of ( FIGS. 1 and 150 ), the NITE phenomenon is caused by the anti-windup operation ( S150 ).
Figure 112017119223729-pat00015
occurs in proportion to However, the actuator
Figure 112017119223729-pat00016
(Fig. 1, 150) is assumed to operate in the linear region, so when there is no measurement noise
Figure 112017119223729-pat00017
Thus, the NITE phenomenon does not occur.

그러나, 일반적으로는 측정 잡음에 의해 액츄에이터의 출력값은 왜곡되어

Figure 112017119223729-pat00018
(320)와 같이 표시된다.
Figure 112017119223729-pat00019
(320)는 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)으로 얻어지며, 액츄에이터의 왜곡 영향을 보기 위해 이용된다.
Figure 112017119223729-pat00020
(320)는 아래와 같이 정의된다. However, in general, the output value of the actuator is distorted by measurement noise.
Figure 112017119223729-pat00018
(320).
Figure 112017119223729-pat00019
(320) is obtained by the stochastic averaging technique, and is used to see the effect of distortion of the actuator.
Figure 112017119223729-pat00020
(320) is defined as follows.

Figure 112017119223729-pat00021
Figure 112017119223729-pat00021

여기서,

Figure 112017119223729-pat00022
은 측정 잡음의 표준편차를 나타낸다. here,
Figure 112017119223729-pat00022
is the standard deviation of the measurement noise.

측정 잡음에 의해 영향을 받는 액츄에이터는 안티-와인드업 동작으로 인해

Figure 112017119223729-pat00023
에 비례하여 NITE 현상이 발생되며, u가 선형 영역에서 동작한다고 가정하였으므로,
Figure 112017119223729-pat00024
는 0이 되지 않는다. 따라서 NITE가 존재하게 된다. Actuators affected by the measurement noise may be affected by the anti-windup action.
Figure 112017119223729-pat00023
The NITE phenomenon occurs in proportion to , and it is assumed that u operates in the linear region,
Figure 112017119223729-pat00024
does not equal 0. Therefore, NITE exists.

도 3 에 도시된 예와 같이 액츄에이터에서는 측정 잡음에 의해 NITE 현상이 발생하며, 이를 방지하기 위해 가상의 포화기(도 1, 140)를 더 포함할 수 있다. 도 4 는 가상의 포화기(도 1, 140)를 더 포함한 경우,가상의 포화기를 추가한 시스템에서는 안티와인드업 동작으로 인해

Figure 112017119223729-pat00025
에 비례하여 NITE가 발생하게 된다. 그러나, u가 선형영역에서 동작한다고 가정하였으므로 출력값(420)을 참고하면
Figure 112017119223729-pat00026
가 거의 0에 가까운 것이 확인되며, 즉 NITE가 거의 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. As in the example shown in FIG. 3 , the NITE phenomenon occurs due to measurement noise in the actuator, and a virtual saturator ( FIGS. 1 and 140 ) may be further included to prevent this. 4 shows a case in which a virtual saturator ( FIGS. 1 and 140 ) is further included, due to the anti-windup operation in the system in which the virtual saturator is added.
Figure 112017119223729-pat00025
NITE is generated in proportion to . However, since it is assumed that u operates in the linear region, referring to the output value 420,
Figure 112017119223729-pat00026
It is confirmed that is close to 0, that is, it can be confirmed that NITE hardly occurs.

도 4 는 도 1의 일 예와 같이 가상의 포화기를 포함하는 제어시스템에서 가상의 포화기

Figure 112017119223729-pat00027
(140)의 출력값(410), 액츄에이터
Figure 112017119223729-pat00028
(도 1, 150)의 출력값(430), 측정 잡음에 의해 NITE 현상이 발생한 경우 가상의 포화기
Figure 112017119223729-pat00029
(140)의 출력값인
Figure 112017119223729-pat00030
(420)을 나타낸다. 4 is a virtual saturator in a control system including a virtual saturator as in the example of FIG. 1;
Figure 112017119223729-pat00027
output value 410 of 140, actuator
Figure 112017119223729-pat00028
When the NITE phenomenon occurs due to the output value 430 of ( FIGS. 1 and 150 ), the measurement noise is a virtual saturator
Figure 112017119223729-pat00029
The output value of (140) is
Figure 112017119223729-pat00030
(420).

그러나, 도 1 의 일 예와 같이 제어시스템(100)에 가상의 포화기(140)를 추가하는 경우에는 안티-와인드업 동작이 실제보다 더 느슨하게 동작되어 시스템의 동작 특성을 느슨하게 하거나 또는 시스템에 안정에 영향을 미치는 문제점이 발생한다. 구체적으로, 가상의 포화기(140)가 없는 경우에는 비례제어기의 출력값이 α 또는 β를 넘을 때 안티-와인드업이 동작한다. α는 액츄에이터의 최소 한계값, 그리고 β는 액츄에이터의 최대 한계값을 각각 나타낸다. 그러나, 가상의 포화기(140)를 추가하는 경우 비례제어기의 출력값이 α' 또는 β'를 넘을 때 안티-와인드업이 동작이 느슨하게 되는 문제점이 있다.However, when the virtual saturator 140 is added to the control system 100 as in the example of FIG. 1 , the anti-windup operation operates more loosely than in reality, thereby loosening the operating characteristics of the system or making the system stable. There are problems that affect it. Specifically, in the absence of the virtual saturator 140, the anti-windup operates when the output value of the proportional controller exceeds α or β. α denotes the minimum limit value of the actuator, and β denotes the maximum limit value of the actuator, respectively. However, when the virtual saturator 140 is added, there is a problem in that the anti-windup operation becomes loose when the output value of the proportional controller exceeds α′ or β′.

도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 NITE를 줄이는 제어시스템의 구성도를 도시한다. FIG. 2 is a block diagram of a control system for reducing NITE using a stochastic averaging method in a preferred embodiment of the present invention.

도 2에서, Ki(110)는 비례제어기(PI)의 I 제어이득, Kp(120)는 비례제어기(PI)의 P 제어이득, P(s)는 제어 대상이 되는 플랜트, 그리고 Kaw는 안티-와인드업(Anti-windup) 이득을 각각 나타내며, 도 1의 대응하는 구성과 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 지닌다. 또한, r(S110)은 레퍼런스 신호, u(S120)는 제어입력, y(S130)는 제어시스템 출력신호, 그리고 n(S140)은 측정 잡음을 각각 나타낸다. In FIG. 2, Ki(110) is the I control gain of the proportional controller (PI), Kp(120) is the P control gain of the proportional controller (PI), P(s) is the control target plant, and Kaw is the anti- Each represents an anti-windup gain and has substantially the same or similar function as the corresponding configuration of FIG. 1 . Also, r(S110) is a reference signal, u(S120) is a control input, y(S130) is a control system output signal, and n(S140) is measurement noise, respectively.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 제어시스템(200)은 측정잡음으로 인한 출력 오차를 감소시켜 액츄에이터의 출력값에 근접한 출력을 생성하는 측정잡음오차감소부(170)를 더 포함한다. As a preferred embodiment of the present invention, the control system 200 further includes a measurement noise error reduction unit 170 for generating an output close to the output value of the actuator by reducing the output error due to the measurement noise.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 측정잡음오차감소부(170)는 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성한다.As a preferred embodiment of the present invention, the measurement noise error reduction unit 170 generates an output value distorted due to the measurement noise to be close to the output value of the actuator by using a stochastic averaging technique.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정 잡음에 의해 NITE 현상이 발생한 액츄에이터의 출력값을

Figure 112017119223729-pat00031
이 아니라 액츄에이터
Figure 112017119223729-pat00032
값에 가깝도록 생성하는 함수 f(u)를 계산한다. 이 경우, 액츄에이터
Figure 112017119223729-pat00033
와 함수 f(u)와의 관계는 수학식 1과 같다.In a preferred embodiment of the present invention, the output value of the actuator in which the NITE phenomenon occurs due to measurement noise is calculated using a stochastic averaging technique.
Figure 112017119223729-pat00031
not the actuator
Figure 112017119223729-pat00032
Calculate the function f(u) that produces close to the value In this case, the actuator
Figure 112017119223729-pat00033
The relationship between and the function f(u) is as in Equation 1.

Figure 112017119223729-pat00034
Figure 112017119223729-pat00034

수학식 1에서

Figure 112017119223729-pat00035
는 액츄에이터, u는 상기 비례제어기의 출력값, Kp는 상기 비례제어기의 P제어이득 ,f(u)는 상기 액츄에이터의 출력값에 근접한 출력을 생성하기 위한 함수, 그리고
Figure 112017119223729-pat00036
은 측정 잡음의 표준편차를 나타낸다. in Equation 1
Figure 112017119223729-pat00035
is the actuator, u is the output value of the proportional controller, Kp is the P control gain of the proportional controller, f(u) is a function for generating an output close to the output value of the actuator, and
Figure 112017119223729-pat00036
is the standard deviation of the measurement noise.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 함수 f(u)를 계산하기 위하여, 도 5의 일 예와 같이 임의의 점 p(510~570)를 선정한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 임의의 점 p를 액츄에이터의 출력값(S500)을 일정 범위 이상 초과하지 않는 범위 내에서 선정하도록 변형을 가할 수도 있음을 유의하여야 한다. In a preferred embodiment of the present invention, in order to calculate the function f(u), an arbitrary point p(510 to 570) is selected as in the example of FIG. 5 . It should be noted that in a preferred embodiment of the present invention, a modification may be applied to select an arbitrary point p within a range that does not exceed the output value S500 of the actuator by more than a certain range.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 임의의 점 p를 i개 선정한 후, 함수 f(u)를 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)에 적용한다. 그 후, 아래의 수식을 통해 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성한다.In a preferred embodiment of the present invention, after selecting i arbitrary points p, the function f(u) is applied to a stochastic averaging technique. Thereafter, an output value distorted due to measurement noise is generated close to the output value of the actuator through the following equation.

Figure 112017119223729-pat00037
Figure 112017119223729-pat00037

위의 수식에서 p0는 해당 pi가 가지고 있는 최소값 바운드를 나타낸다.In the above formula, p0 represents the minimum bound of the corresponding pi.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 생성한 제어시스템의 출력값을 도시한다.6 shows an output value of a control system generated according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6에서 610은 제어시스템의 레퍼런스 출력값을 나타내고, 620은 도 1과 같이 가상의 포화기를 사용한 경우 제어시스템의 출력값을 나타낸다. 안티-와인드업 동작이 느슨해짐으로 인해 시스템의 안정성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 630은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 따른 경우 제어시스템의 출력값을 나타낸다. In FIG. 6, 610 indicates a reference output value of the control system, and 620 indicates an output value of the control system when a virtual saturator is used as in FIG. 1 . It can be seen that the loosening of the anti-windup operation affects the stability of the system. 630 indicates an output value of the control system according to a preferred embodiment of the present invention.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, with respect to the present invention, the preferred embodiments have been looked at. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (4)

입력신호와 피드백신호의 차분을 입력받아 비례 제어에 적분 동작을 수행하는 비례적분제어기;
안티와인드업 기능이 적용되며, 상기 비례적분제어기의 출력신호를 입력받는 액츄에이터;
측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 측정잡음오차감소부;및
상기 액츄에이터의 출력신호를 입력받아 제어를 수행하는 플랜트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템. a proportional integral controller that receives a difference between an input signal and a feedback signal and performs an integral operation for proportional control;
an actuator to which an anti-windup function is applied and receiving an output signal of the proportional integral controller;
A measurement noise error reduction unit for generating a distorted output value due to the measurement noise close to the output value of the actuator; And
A control system for reducing an error phenomenon due to measurement noise, comprising: a plant that receives the output signal of the actuator and performs control. 제 1 항에 있어서, 상기 측정잡음오차감소부는
확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)을 이용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 것을 특징으로 하는 측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템. The method of claim 1, wherein the measurement noise error reducing unit
A control system for reducing an error phenomenon due to measurement noise, characterized in that the output value distorted due to the measurement noise is generated close to the output value of the actuator by using a stochastic averaging technique. 제 2 항에 있어서,
Figure 112021501515037-pat00038

Figure 112021501515037-pat00039
는 액츄에이터, u는 상기 비례적분제어기의 출력값, Kp는 상기 비례적분제어기의 P제어이득, f(u)는 상기 액츄에이터의 출력값에 근접한 출력을 생성하기 위한 함수, 그리고
Figure 112021501515037-pat00040
은 측정 잡음의 표준편차를 나타내고,
상기 측정잡음오차감소부는 함수 f(u)를 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)에 적용하여 측정잡음으로 인해 왜곡된 출력값을 상기 액츄에이터의 출력값에 근접하게 생성하는 것을 특징으로 하는 측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템. 3. The method of claim 2,
Figure 112021501515037-pat00038

Figure 112021501515037-pat00039
is the actuator, u is the output value of the proportional integral controller, Kp is the P control gain of the proportional integral controller, f(u) is a function for generating an output close to the output value of the actuator, and
Figure 112021501515037-pat00040
is the standard deviation of the measurement noise,
The measurement noise error reduction unit applies the function f(u) to a stochastic averaging technique to generate an output value distorted due to the measurement noise close to the output value of the actuator. reducing control system. 제 3 항에 있어서,
상기 측정잡음오차감소부는 함수 f(u)를 확률론적 평균화 기법(Stochastic averaging)에 적용하여 아래의 수식을 통해 f(u)를 계산하고,
Figure 112017119223729-pat00041

여기서, p는 임의의 점을 나타내고, p0는 해당 pi가 가지고 있는 최소값 바운드이며, pi는 임의의 점의 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 측정잡음으로 인한 오차현상를 감소시키는 제어시스템. 4. The method of claim 3,
The measurement noise error reduction unit calculates f(u) through the following equation by applying the function f(u) to a stochastic averaging technique,
Figure 112017119223729-pat00041

Here, p represents an arbitrary point, p0 is the minimum bound of the corresponding pi, and pi represents the number of arbitrary points. A control system for reducing the error phenomenon due to measurement noise.
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